KR20020096100A - 반도체 장치 제조용 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

냉매의 부족을 감지할 수 있는 반도체 장치 제조용 냉각 장치가 개시되어 있다. 냉매가 저장되어 있는 저장 탱크가 구비되고, 상기 냉매의 순환 작용에 의해 설비의 소정 부위를 냉각시키는 냉각 장치에서, 본 발명의 냉각 장치는 상기 저장 탱크 내에 구비되고, 상기 저장 탱크 내의 냉매가 부족한지를 감지하는 감지기와, 상기 감지기로부터 냉매의 부족이 감지되면, 상기 감지기의 소정 부위가 접촉되어 전기적 신호를 전달하는 스위치와, 상기 스위치로부터 상기 전기적 신호가 전달되면 경보를 발생시키는 경보기를 포함하는 감지 부재를 구비한다. 따라서 상기 경보기에서 발생시키는 경보에 의해 작업자가 냉매의 부족을 용이하게 확인하고, 상기 부족한 냉매를 보충할 수 있다. 때문에 상기 냉매의 부족으로 발생되는 불량을 방지할 수 있다.

Description

반도체 장치 제조용 냉각 장치{Cooling system for manufacturing semiconductor device}

본 발명은 반도체 장치 제조용 냉각 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 냉매를 순환시켜 반도체 장치의 제조를 위한 설비의 소정 부위를 냉각시키는 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치를 제조하기 위해서 사용되는 반도체 설비는 각 공정을 수행할 수 있도록 독자적인 구성을 갖고 있으며, 상기 설비들은 설정된 공정 환경을 정확히 유지할 수 있도록 엄밀하게 설계되어야 한다.

상기 공정 환경 중에서 웨이퍼의 온도는 공정 진행시 및 공정이 완료된 후에 동작 테스트를 할 때도 매우 중요하게 취급된다. 상기 웨이퍼의 온도는 반도체 설비 내에 웨이퍼가 놓여지는 웨이퍼 척 부의 온도를 일정하게 유지하여 상기 웨이퍼 척과 상기 웨이퍼와 열교환을 함으로서 조절하는데, 이를 위해서 웨이퍼 척의 내부로 냉매를 순환시키는 냉각 장치를 사용하는 것이 일반적이다.

상기 냉각 장치는 냉매가 상기 웨이퍼 척의 내부로 순환하도록 구성되는 냉매 이송관을 구비한다. 상기 냉매 이송관 상에는 일정한 온도를 갖는 냉매를 저장하고 있는 저장 탱크를 구비하고, 상기 저장되어 있는 냉매를 상기 냉매 이송관으로 펌핑하기 위한 펌프가 연결되어 있다.

이러한 구성을 갖는 냉각 장치는 상기 냉매가 원활히 순환하여야 상기 웨이퍼 척을 설정된 온도로 유지할 수 있고, 이로 인해 웨이퍼의 온도가 유지된다. 상기 냉매를 순환시켜 냉각을 수행하는 냉각 장치의 일 예가 리 등(Lee et al.)에게 허여된 미 합중국 특허 제 5,724,825호에 개시되어 있다.

그러나 상기 냉각 장치를 장시간 사용하면, 상기 순환하는 냉매의 누설(leak)이 발생하거나 또는 상기 냉매의 일부가 기화되어 냉매가 소모된다. 상기 냉매의 소모에 의해 상기 저장 탱크에 저장되어 있는 냉매가 소정의 기준량보다 부족해지면, 냉각 효과가 저하되고 상기 냉각 장치의 고장의 원인이 된다. 또한,상기 웨이퍼 척을 설정된 온도로 유지할 수 없게 되어 웨이퍼를 설정된 온도로 유지할 수 없게 된다.

특히 반도체 칩의 동작 불량 유부를 테스트하는 설비에서 상기 웨이퍼가 설정된 온도로 유지되지 않을 경우에는 상기 동작 불량을 정확히 스크린(screen)하지 못하여 반도체 장치의 수율 이상 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 냉매의 부족을 감지할 수 있는 반도체 장치 제조용 냉각 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 설비에 채용되는 냉각 장치의 블록도이다.

도 2a 내지 도 2b는 도1에 도시한 냉각 장치에서 저장 탱크내에 구비되는 감지 부재를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

16 : 저장 탱크 40 : 감지 부재

40a : 지지대 40b : 감지기

40c : 부력체 42 : 스위치

44 : 경보기

상기한 목적을 달성하기 위하여, 냉매가 저장되어 있는 저장 탱크가 구비되고, 상기 냉매의 순환 작용에 의해 설비의 소정 부위를 냉각시키는 냉각 장치에서, 본 발명의 냉각 장치는 상기 저장 탱크 내에 구비되고, 상기 저장 탱크 내의 냉매가 부족한지를 감지하는 감지기와, 상기 감지기로부터 냉매의 부족이 감지되면, 상기 감지기의 소정 부위가 접촉되어 전기적 신호를 전달하는 스위치와, 상기 스위치로부터 상기 전기적 신호가 전달되면 경보를 발생시키는 경보기를 포함하는 감지 부재를 구비한다.

따라서 상기 경보기에서 발생시키는 경보에 의해 작업자가 냉매의 부족을 용이하게 확인하고, 상기 부족한 냉매를 보충할 수 있다. 때문에 상기 냉매의 부족으로 발생되는 공정 불량 또는 반도체 칩의 테스트 불량 등을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 설비에 채용되는 냉각 장치의 블록도이다.

상기 냉각 장치는 냉매의 순환 작용에 의해 반도체 설비의 소정 부위를 냉각시키는 장치이다. 상기 반도체 설비는 반도체 칩의 동작 불량 유무를 테스트하는 테스트 장비를 포함한다. 상기 반도체 설비에서 냉각이 수행되는 소정 부위는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 척이고, 상기 냉각 장치는 상기 웨이퍼 척에 놓여지는 웨이퍼의 온도를 설정된 온도로 유지시키는 역할을 한다.

도 1를 참조하면, 냉각 장치(10)는 2차 냉매를 반도체 설비의 소정 부위로 순환하도록 구성되는 2차 냉매 이송관(12)이 구비된다. 상기 2차 냉매 이송관(12)상에는 증발기(14), 저장 탱크(16), 펌프(18), 압력계(20) 및 유량계(22)가 구비된다.

그리고, 상기 2차 냉매를 설정된 온도로 냉각시키기 위한 1차 냉매를 이송시키는 1차 냉매 이송관(24)이 구비된다. 상기 1차 냉매 이송관(24)상에는 증발기(14), 압축기(26), 응축기(28), 수액기(30), 건조기(32)등의 일반적인 구성부들이 구비되고, 상기 구성부들을 거쳐 다시 증발기(14)로 순환하는 경로를 갖는다. 상기 1차 냉매는 상기 프레온 가스를 포함한다.

구체적으로, 상기 1차 냉매는 상기 압축기(26)를 통해 고압 및 고온으로 압축된 후, 응축기(28)를 통해 방열되어 고압의 액체 상태가 된다. 이어서 상기 수액기(30)와 건조기(32)를 거치면서 저압 냉매로 변환되어 상기 증발기(24)에서 주위의 열을 흡수하는 냉각 작용을 한다. 그리고 상기 1차 냉매는 다시 압축기(26)로 회귀되어 순환한다.

상기 1차 냉매에 의해 상기 증발기(14)가 냉각되고, 상기 증발기(14)를 거친 상기 2차 냉매는 설정된 온도로 냉각된다. 이어서 상기 냉각된 2차 냉매는 저장 탱크(16)로 유입된다. 상기 저장 탱크 내의 상기 2차 냉매는 펌프(18)에 의해 펌핑되어, 압력계(20) 및 유량계(22)를 거쳐 반도체 설비(10)의 웨이퍼 척의 내부로 유입되어 상기 웨이퍼 척을 냉각시킨다.

이 때 상기 순환되는 2차 냉매는 기화 또는 응고와 같은 상태 변화를 하지 않고 액체 상태를 유지하고 있어야 한다. 또한 상기 2차 냉매가 저장되는 저장 탱크내에는 일정량 이상의 2차 냉매가 저장되어 있어야 냉각 효과가 유지되고, 냉각 장치의 고장이 방지된다.

따라서 상기 저장 탱크(16)내에는 상기 2차 냉매의 저장량의 부족을 감지할 수 있는 감지 부재(도시안함)가 설치된다. 상기 감지 부재(도시안함)는 상기 저장 탱크(16)내에 저장되는 2차 냉매의 수위가 기준 수위보다 낮을 때 경보를 제공하는 구성을 갖는다.

도 2a 내지 도 2b는 도1에 도시한 냉각 장치에서 저장 탱크내에 구비되는 감지 부재를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a는 상기 저장 탱크(16)내에 2차 냉매가 충분히 채워져 있는 상태에서의 감지 부재를 나타내고, 도 2b는 상기 저장 탱크(16)내에 2차 냉매가 부족할 때의 상기 감지 부재를 나타낸다.

도 2a 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 저장 탱크(16)는 2차 냉매를 저장하기 위한 내부 공간을 갖고, 상부면의 일측에 개방 및 밀폐가 가능한 도어(16a)가 구비된다. 상기 저장 탱크내(16)에 2차 냉매가 설정된 기준 수위 이상의 충분한 량이 채워지고, 상기 저장되어 있는 2차 냉매는 펌프(18)에서 펌핑하여 상기 2차 냉매 이송관(12)을 타고 순환한다.

상기 기준 수위는 냉각 효율과 냉각 장치의 고장을 유발하지 않기 위해 상기 저장 탱크(16)내에 채워져 있어야 할 최소한의 2차 냉매량에 해당되는 수위를 말한다.

상기 저장 탱크(16)내에 구비되는 감지 부재는, 상기 저장 탱크(16)내에 2차 냉매가 부족한지를 감지하는 감지기(40)와, 상기 감지기(40)에서 2차 냉매의 부족을 감지하면 상기 감지기(40)의 소정 부위가 접촉되어 전기적 신호를 전달하는 스위치(42)와, 상기 스위치(42)로부터 상기 전기적 신호가 전달되면 경보를 발생시키는 경보기(44)를 포함한다.

우선, 상기 감지 부재에 포함되는 감지기(40)를 설명하고자 한다.

상기 감지기는 지지대(40a)와, 상기 지지대(40a)의 일측에 소정 부위가 체결되는 감지대(40b)와, 상기 감지대(40b)의 일단부에 연결되는 부력체(40c)로 구성된다.

자세히 설명하면, 상기 지지대(40a)는 상기 저장 탱크(16)내에 구비되고, 저장되어 있는 2차 냉매의 표면에 대해 수직한 방향으로 설치된다. 상기 지지대(40a)는 상기 저장 탱크(16)내에 상기 기준 수위 이상으로 충분히 상기 2차 냉매가 채워졌을 때 2차 냉매의 표면 아래로부터 위로 돌출하도록 소정의 높이를 갖는다.

상기 지지대(40a)의 일측에 소정 부위가 체결되고, 상기 저장 탱크(16)내에 저장되어 있는 2차 냉매의 수위에 따라 상기 지지대(40a)에 체결된 부위는 고정되면서 상기 지지대(40a)로부터 연장되어 있는 양단부가 움직이는 구성을 갖는 감지대(40b)가 구비된다.

구체적으로, 상기 감지대(40b)는 상기 지지대(40a)에 체결되어 있는 부분을 중심으로 양방향으로 연장되어 있다. 그리고 상기 감지대(40b)의 일단부에 힘을 가하면, 상기 감지대(40b)는 상기 지지대(40a)에 체결된 부위가 고정되면서 상기 체결된 부위를 중심축으로 회전하는 구성을 갖는다. 이 때 감지대(40a)는 상기 저장 탱크(16)내에 저장되어야 하는 2차 냉매의 기준 수위보다 높은 위치의 상기 지지대(40a)의 부위에서 체결된다.

예를 들어, 상기 지지대(40a) 및 감지대(40b)에서 각각 체결될 부위에 체결공을 형성하고, 상기 체결공으로 체결 부재를 끼워 넣음으로서 상기 구성을 갖도록 상기 지지대(40a) 및 감지대(40b)를 체결할 수 있다.

상기 감지대(40b)의 일단부에 연결되고, 상기 저장 탱크(16)에 저장되어 있는 2차 냉매의 표면에 뜨는 부력체(40c)를 구비한다. 상기 부력체(40c)는 상기 2차 냉매의 표면에 떠 있기 때문에, 상기 2차 냉매의 수위에 따라 상기 부력체(40c)는 위치하는 높이가 달라지게 된다. 즉, 상기 2차 냉매의 수위가 낮아지면 상기 부력체(40c)도 동시에 상기 2차 냉매의 수위만큼 하강하게 된다.

또한 상기 부력체(40c)가 위치하는 높이가 변함에 따라 상기 부력체(40c)와연결되어 있는 상기 감지대(40b)도 상기 지지대(40a)에 체결되어 있는 부위를 중심축으로 하여 움직이게 된다.

즉, 상기 2차 냉매의 수위가 낮아져서 상기 부력체(40c)가 하강하면, 상기 부력체(40c)에 의해 가해지는 힘에 의해 상기 부력체(40c)와 연결되어 있는 감지대(40b)의 일단부는 하강한다. 이 때 상기 감지대(40b)는 상기 지지대(40a)에 체결되어 있는 부위를 중심축으로 회전하기 때문에, 상기 감지대(40b)의 타단부는 상승하게 된다.

상기 감지 부재에서 스위치(42)를 설명하고자 한다.

상기 스위치(42)는 상기 2차 냉매의 수위가 기준 수위 이하일 경우에 한하여 상기 감지대(40b)에서 부력체(40c)가 연결되어 있지 않는 단부가 접촉되고, 상기 접촉되는 압력에 의해 전기적 신호를 전달한다.

이를 구체적으로 설명하기 위해 상기 2차 냉매의 수위에 따른 감지대(40b)의 움직임을 다시 설명하면, 상기 2차 냉매의 수위가 낮아질 때 상기 감지대(40b)에서 부력체(40c)가 연결된 단부는 상기 2차 냉매의 수위가 낮아진 만큼 하강하고, 상기 감지대(40b)에서 상기 부력체(40c)가 연결되지 않는 타단부는 상승한다.

따라서 상기 스위치(42)는 상기 2차 냉매의 수위가 기준 수위 이하가 되었을 때 상기 감지대(40b)에서 부력체(40c)가 연결되어 있지 않은 타단부가 상승되어지는 위치에 구비한다. 그러면, 상기 2차 냉매의 수위가 기준 수위 이하가 되었을 때 상기 감지대(40b)는 상기 스위치(42)와 접촉되어 상기 스위치(42)에 압력을 가하고, 상기 압력에 의해 상기 스위치(42)가 단락되어 전기적 신호를 전달한다.

상기 스위치(42)와 연결되어 있고, 상기 스위치(42)로부터 상기 전기적 신호가 전달되면 경보를 발생시키는 경보기(44)가 구비된다. 상기 경보기(44)는 작업자가 용이하게 인식할 수 있고, 2차 냉매와의 접촉에 의한 고장을 방지하기 위해 상기 저장 탱크(16)의 외부에 구비하는 것이 바람직하다.

상기 경보기(44)에서 발생시키는 경보에 의해 작업자가 2차 냉매의 부족을 용이하게 확인하고, 상기 부족한 2차 냉매를 채워 넣을 수 있다. 때문에 상기 2차 냉매의 부족으로 발생되는 문제들을 최소화할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 저장 탱크 내의 2차 냉매의 부족을 감지할 수 있어서 상기 2차 냉매의 부족으로 발생되는 냉각 효율 저하 및 냉각 설비의 불량 발생을 최소화할 수 있다. 따라서 상기 냉각 효율의 저하에 의해 유발되는 공정 불량 및 반도체 칩의 동작 테스트 불량 등을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 냉매가 저장되어 있는 저장 탱크가 구비되고, 상기 냉매의 순환 작용에 의해 반도체 설비의 소정 부위를 냉각시키는 냉각 장치에 있어서,

   상기 저장 탱크 내에 구비되고, 상기 저장 탱크 내의 냉매가 부족한지를 감지하는 감지기;

   상기 감지기로부터 냉매의 부족이 감지되면, 상기 감지기의 소정 부위가 접촉되어 전기적 신호를 전달하는 스위치;

   상기 스위치로부터 상기 전기적 신호가 전달되면 경보를 발생시키는 경보기를 포함하는 감지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 감지기는,

   상기 저장 탱크 내에 구비되고, 저장되어 있는 냉매의 표면에 대해 수직한 방향으로 설치되는 지지대;

   상기 지지대의 일측에 소정 부위가 체결되고, 일단부에 힘을 가했을 때 상기 지지대에 체결된 부위는 고정되면서 상기 체결된 부위를 중심으로 상기 지지대로부터 연장되어 있는 양단부는 움직이는 구성을 갖는 감지대;

   상기 감지대의 일단부에 연결되고, 상기 저장 탱크내의 냉매의 표면에 뜨는 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 냉각 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 감지대는 상기 저장되어 있는 냉매의 수위가 기준 수위 이하가 되었을 때 상기 감지대에서 부력체가 연결되어 있지 않은 타단부가 상기 스위치와 접촉하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 냉각 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 지지대와 상기 감지대가 체결되는 체결 부위는 적어도 상기 냉매의 기준 수위보다 높은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 냉각 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 냉각 장치에 의해 소정 부위가 냉각되는 반도체 설비는 반도체 칩의 동작 불량을 테스트하기 위한 장비를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 냉각 장치.